基于WWW的協(xié)同式CAI軟件的Java實現(xiàn)

基于WWW的協(xié)同式CAI軟件的Java實現(xiàn)

1引言

隨著Internet網絡技術的發(fā)展，遠程多媒體教學成為當前的研究熱點?；贗nternet的WWW應用模式作為一種方便、迅速的共享信息手段，深受用戶歡迎。用戶通過訪問超文本頁面瀏覽多媒體教學內容，通過點擊超鏈去進行自由的探索式學習。但僅基于超文本頁面的教學存在很多缺點，如：學生容易在超鏈中迷失方向；教師不能對學生的學習行為進行控制，教學過程缺乏有序性；教師與學生之間不能進行交流，教師對學生的學習效果缺乏檢查手段等。本文介紹的計算機輔助教學軟件克服了以上缺點，整個軟件采用J++編寫實現(xiàn)，由服務器部分、學生部分、教師教學部分、課件維護部分共四部分組成，該軟件實際上為一個教學框架系統(tǒng)，所有教學材料由教師安排，教師和學生通過訪問各自的URL地址進入角色。學生在教師的現(xiàn)場控制進行學習、討論、練習和測試。2系統(tǒng)的功能2.1超文本頁面學習

教師對學生的學習頁面進行統(tǒng)一向導。教師選擇學習頁面，將此頁面的URL地址傳送給學生，引導學生到該Web頁面進行學習，如此增加了學習的針對性，滿足有組織、有控制的教學需要。2.2實時討論

實時討論是協(xié)同式教學軟件的一個基本特征。在討論期間，教師可提問學生，安排作業(yè)等，學生則可將自己的學習體會及疑問告訴教師。學生之間可以就學習中的問題進行實時交談。系統(tǒng)提供了兩種工具以支持網上實時討論：一種是純文字交談，如果發(fā)言者未選擇用戶，則為公開發(fā)言，否則為私下發(fā)言，只送往選定用戶，在各用戶的討論面板上有一個文本域顯示每條發(fā)言的發(fā)言者及發(fā)言內容。另一種是共享白板，教師和學生都可往白板上寫內容，白板內容所有用戶保持一致，共享白板可支持線、圓、矩形、文字等基本繪圖操作，并可選擇線條顏色。2.3交互式做練習

教師發(fā)出練習的指示消息，則學生將自動進入練習界面，系統(tǒng)自動從試題庫中調與學習問題有關的試題供學生操練，在操練時，系統(tǒng)將學生的解答與標準答案對比看是否答對，并彈出對話框給學生反饋鼓勵信息。交互式練習有助于學生加深對教學內容的理解。2.4網上測試

測試是教學過程中不可缺少的教學環(huán)節(jié)，通過測試，教師可對學生的學習進行考核，并借此了解學生的學習效果，為改進教學提供依據。學生則通過測試可了解自己對內容的掌握情況，增加學習興趣。目前，每次測試試卷是由教師從試題庫選題組卷并安排分數。測試有時間限制。3系統(tǒng)的總體設計

從系統(tǒng)要完成的功能看，有兩類工作方式：一類是客戶/服務器方式（如學生做題），客戶方發(fā)出訪問申請，服務方給出響應。客戶是動作的發(fā)起者，何時發(fā)出申請由客戶方決定，客戶方發(fā)出申請后立即可從Socket通道去取服務方的結果。服務器方必須始終處于監(jiān)聽等待狀態(tài)。圖1系統(tǒng)的整體設計結構另一類是網上的協(xié)作應用（如實時討論等），在這種方式中，任何一方都可能成為消息的發(fā)送方，而另一方則成為消息的接收方。發(fā)送方的動作由用戶界面的各類事件驅動引發(fā)，其時間性是偶然的，接收方必須時刻處于接收監(jiān)聽狀態(tài)。由于通信雙方處于對等的位置，因此雙方都要處于接收等待狀態(tài)。

由于Java的安全性限制，兩客戶瀏覽器間不能直接建立Socket連接，要實現(xiàn)兩瀏覽器間的通信必須通過Web服務器上的Java應用程序進行轉接。綜上所述，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，筆者將系統(tǒng)的總體設計為如圖1的形式。

有關說明：①學生和教師分別以客戶/服務器的方式與Web服務器上Java應用程序建立通信連接。服務器方的連接監(jiān)聽線程負責監(jiān)聽來自客戶的Socket連接申請。服務方要為每個連接客戶建立一個消息處理線程，該線程負責接收來自相應客戶的消息，對消息進行分析處理。將消息轉發(fā)到其他客戶。②學生和教師方都有一個消息接收線程負責接收來自服務方的消息。該線程通過調用用戶界面對象中的方法將消息要求反映在用戶界面上。為此，在設計消息接收線程類時，在其構造方法中將用戶界面對象作為參數傳給該類的對象，這是Java中實現(xiàn)對象間互訪的基本方法。③訪問試題庫的過程是學生方發(fā)送相應消息到服務器，服務器方通過COM組件RDO訪問基于ODBC的數據庫，并將訪問結果傳回給學生。④教師可對學生的學習過程進行控制，在服務器方有一個線程專門接收來自教師的控制消息并將其轉發(fā)給學生，這些控制包括頁面學習向導和對學習階段的控制，這些學習階段包括：實時討論、做練習、測試。學生的操作界面將隨教師的控制消息變化。4幾個技術關鍵4.1數據庫訪問

VirsualJ++針對Microsoft操作系統(tǒng)對Java類庫做了專門的擴展，它將Java與COM（組件對象模型）和支持Java的InternetExplorer3．0瀏覽器相集成，用戶可在Java程序中訪問任何支持COM的軟件。對于數據庫的訪問，在J++中提供了DAO（DataAccessObject）和RDO（RemoteDataObject）兩種方法。本軟件中采用RDO對象實現(xiàn)對ODBC數據源數據的訪問。由于對數據庫的連接是建立在ODBC的基礎上，所以可以支持對各種類型的數據庫訪問。筆者采用的是Access數據庫。

通常，JavaApplet是在一個“沙箱”中運行，可訪問的資源有限，使用COM服務意味著存取沙箱之外的資源，為此，IE在安全性上要作嚴格的檢查，它將Java類分為可信類和不可信類，不可信類不能使用COM服務，所有不是從類路徑裝入的類都是不可信的，包括從網上下載的類，除非它們被封裝在具有一個數字簽名的．CAB文件中。為了避免安全性帶來的麻煩和減少客戶端的ODBC配置，筆者在訪問試題庫的部分中采用了由服務器方Java應用程序訪問數據庫的辦法，無安全性限制。瀏覽器方Applet程序通過與服務器方應用程序通信來傳遞訪問請求和結果。

整個系統(tǒng)的數據庫表格設計如下：.填空題表：含試題標識號、問題號、難度、試題內容、答案共五個字段。.判斷題表：結構同上。.填空題試卷表：試題標識號、分數共兩字段。.判斷題試卷表：結構同上。.教學內容索引表：含章號、節(jié)號、問題號、問題名、URL地址共五個字段。.章標題表：含章號、標題共兩字段。.節(jié)標題表：含章號、節(jié)號、標題共三個字段。.成績登記庫：含姓名，成績兩字段。

從數據庫設計可看出，本系統(tǒng)將教學內容與試題庫中試題通過問題號連接起來。值文件顯示位置"—self"當前幀"—parent"父幀"—top"最頂部的幀"—blank"開辟新瀏覽器窗口顯示"幀名"在指定的幀中顯示在教師方筆者采用了“—blank”的辦法，即另開辟一個瀏覽器窗口顯示URL內容，供教師確認URL內容。學生方采用了多幀的辦法，在HTML文件中安排多幀，一幀用來顯示JavaApplet，另一幀顯示教師發(fā)送的URL頁面內容，在HTML文件中規(guī)定幀的大小可調整，這樣學生可調整幀邊界去更方便地閱讀內容。5結束語

本文介紹了一個基于WWW的協(xié)作式教學軟件系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方法。該軟件實際為一個教學框架系統(tǒng)，具體教學內容由教師使用系統(tǒng)的課件維護部分去安排和設計，如此可較好地發(fā)揮